双肢剪力墙非线性有限元分析.pdf

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1、２０１６年第８期（总第１８５期）江西建材建筑与规划设计双肢剪力墙非线性有限元分析■胡启■江西省建筑设计研究总院，江西南昌３３００４６摘要：本文采用ＡＮＳＹＳ有限元软件分别对两端为一字形墙和两端为Ｔ字形墙５％。计算时设置２００个子步，最小子步取１００，打开自动子步开关。的双肢剪力墙进行了非线性有限元分析。得到了两种双肢墙的底部剪２结果分析力—顶部位移曲线、混凝土的Ｍｉｓｅｓ等效应力、钢筋应力。通过分析计算２．１底部剪力—顶部位移曲线结果总结出一些结论供结构设计人员参考。图３为底部剪力—顶部位移曲线，该曲线斜率即为

2、结构刚度。如关键词：双肢剪力墙连梁剪切型破坏抗剪承载力图所示Ｔ字形双肢剪力墙的曲线斜率比一字形双肢剪力墙的大，说明Ｔ字形双肢剪力墙刚度较大。一字形双肢剪力墙抗剪承载力极限值为对于剪力墙结构，我国规范的设计思想是要求在罕遇地震作用下５１７ＫＮ，Ｔ字形双肢剪力墙抗剪承载力极限值为６６７ＫＮ，由此可见在一牺牲连梁来保护剪力墙，连梁作为结构体系的第一道防线。然而同济字形双肢墙端部增设翼墙能大大的提高结构抗剪承载力。大学与北京工业大学分别对按照我国规范设计的双肢剪力墙进行了试［１，２］验，结果均显示墙体的破坏程度大于连梁

3、，可见双肢剪力墙的破坏机理仍然需要研究。本文从墙肢刚度的角度出发，利用有限元软件对双肢墙的破坏机理进行研究。１模型信息１．１模型及材料属性本文在ＡＮＳＹＳ中分别建立两端为一字形墙和两端为Ｔ字形墙的双肢剪力墙的模型。图１与图２分别为ＡＮＳＹＳ中的混凝土与钢筋模型，为其中模型２是在模型１的墙肢端部增加了小段翼墙得到的。两［３］个模型均按照《高层建筑混凝土结构技术规程》ＪＧＪ３-２０１０的要求配置钢筋。混凝土采用ＳＯＬＩＤ６５单元，加载垫块采用ＳＯＬＩＤ４５单元，钢筋采用ＬＩＮＫ８单元。混凝土等级为Ｃ３５，采用《混凝

4、土结构设计规［４］范》（ＧＢ５００１０-２０１０）附录Ｃ中的本构关系。混凝土采用Ｗｉｌｌｉａｍ-Ｗａｒｎｋｅ曲线五参数破坏曲面。连梁部分的混凝土裂缝张开时的剪力传递系数取０．２５，裂缝闭合时的剪力传递系数取０．９。墙身部分的混图３双肢剪力墙底部剪力—顶部位移关系曲线凝土裂缝张开时的剪力传递系数取０．１２５，裂缝闭合时的剪力传递系２．２混凝土的Ｍｉｓｅｓ等效应力数取０．９［５］。钢筋均采用ＨＰＢ３００，钢筋采用理想弹塑性本构关系，屈图４为两个模型达到极限状态时的混凝土Ｍｉｓｅｓ等效应力云图，服强度为２７０ＭＰａ。

5、图中颜色越深表示应力越大。由图可见一字形双肢剪力墙达到极限状态时，连梁正常工作，而右侧受压墙肢的右下角混凝土被压碎退出工作。Ｔ字形双肢剪力墙达到极限状态时，墙肢正常工作，二层连梁沿其对角线方向的混凝土被压碎退出工作。由此可见Ｔ字形双肢剪力墙破坏形式好于一字形双肢剪力墙，但是其破坏形态也不理想，连梁发生了剪切型的脆性破坏。图１混凝土模型图４双肢剪力墙混凝土Ｍｉｓｅｓ等效应力２．３钢筋应力通过查询ＬＩＮＫ８单元的内力发现：一字形双肢剪力墙中，仅仅有图２钢筋模型左墙肢约束边缘构件中的受拉钢筋屈服；Ｔ字形双肢墙中所有钢

6、筋包１．２加载括连梁箍筋均未屈服。根据钢筋应力屈服及混凝土被压碎的情况，可模型加载分两大步：第一步在剪力墙顶部施加竖向荷载使得墙肢知两个模型均发生脆性破坏。轴压比为０．６接近剪力墙工作中的轴压比；第二步在加载垫块上施加３结论水平位移直至结构破坏。加载时采用位移来控制收敛，收敛容差取根据以上分析，本文提出几点建议供结构设计人（下转第２９页）·２６·这种优化的必要性主要体现在高层建筑结构的重要性以及相应优化工需要进行积极地关注，当然，充分应用一些专业的技术手段进行优化也作的积极价值上，比如对于高层建筑使用的安全性以

7、及施工的成本以是极为必要的。及功能的表达等方面都具备着极强的价值和效果，但是就当前我国现阶段的高层建筑结构设计优化现状来看，很多设计人员都存在着相应参考文献的一些误区和缺陷，进而造成其具体的结构设计优化工作容易出现一［１］陈耀．高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨［Ｊ］．福建建材，２０１１些问题，基于此，在今后的相关设计优化工作中，就应该着重把握好相（０４）∶３６-３７，３９．应的设计要求和目标，比如功能性需求、美观性需求、整体性需求等都［２］邢凯军．试论高层建筑结构设计的优化［Ｊ］．门窗，２０１５（０３）∶１２

8、３．☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆（上接第２４页）块存在的大尺度街区问题，我们在后续城市设计过程中区，留出了中央公园和滨海观景平台的视线廊道。同时每个街区内几通过对统建区整体地块的合理划分，在较大的街区内部新增加了三条乎都有一个建筑相对高于其他建筑，从竖向的界面上丰富了街区尺度。１０米宽的内部道路（图３）。除了结合交通系统